Влияние ацетонирования на состояние поверхности изделий из АБС-пластика Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Цыбрий И.К.1, Бачинский А.С.2, Корольков Ю.В.3 ©

1Кандидат технических наук, профессор кафедры «Приборостроение»; магистрант кафедры «Приборостроение»;

3

Руководитель Молодежного Инновационного Центра Донской государственный технический университет

ВЛИЯНИЕ АЦЕТОНИРОВАНИЯ НА СОСТОЯНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ

АБС-ПЛАСТИКА

Аннотация

Статья посвящена изучению влияния времени ацетонирования полученных способом 3D печати изделий из АБС - пластика на изменение шероховатости поверхности.

Ключевые слова: 3Б-печать, шероховатость, обработка ацетоном.

Keywords: 3D printing, surface roughness, acetone treatment.

Известно, что акрилонитрилбутадиенстирол или АБС - пластик широко применяется при производстве изделий методом послойного наплавления в процессе 3D печати [1; 2,3]. Основными факторами, ухудшающими внешний вид и снижающими характеристики прочности готового изделия, являются рябь на поверхности напечатанных предметов из-за низкого разрешения принтера, поверхностные и подповерхностные трещины, повышенная шероховатость поверхности.

В статье приведены результаты исследований влияния времени выдержки в парах ацетона на трансформации поверхностных слоев образцов из АБС - пластика.

Образцы и методика исследований. Образцы представляли собой цилиндры высотой 40 мм и диаметром 25 мм, отпечатанные на принтере Printbox One. Толщина слоев печати 200 мкм. Ацетонирование осуществлялось путем выдержки образцов в парах ацетона при температуре 75°С. Через каждые 30 с выдержки с помощью профилометра MitutoyoSurftestSJ-210 снимались профилограммы образующей цилиндра. Примеры профилограмм показаны на рис. 1 для необработанного образца (а), через 3 (b) и 5 (с) минут выдержки.

© Цыбрий И.К., Бачинский А.С., Корольков Ю.В., 2015 г.

На графиках рис. 2 показано изменение усредненных по пяти образцам параметров шероховатости поверхности зависимости от времени выдержки.

Фотографии микроструктуры поверхности (рис. 3) получены с помощью микроскопа МИМ-7.

Обсуждение результатов. Из профилограммы на рис. 1а видно, что необработанный образец имеет волнистую поверхность с шириной волны, соответствующей шагу печати. Среднее арифметическое отклонение профиля Ra составляет 14,043 мкм, а высота неровностей профиля, измеренная по десяти точкам Rz, достигает 63,718 мкм

Рис.2. Зависимость параметров шероховатости поверхности от времени выдержки образцов в

парах ацетона

Погружение образцов в пары ацетона приводит в течение первых двух минут выдержки к быстрому сглаживанию поверхности, как показано на рис.2. При этом параметр Ra уменьшается до 1,192 мкм, а параметр Rz - до 7,141 мкм. Дальнейшая выдержка в течение пяти минут постепенно снижает Ra и Rz до 0,357 мкм и 1,581 мкм соответственно. Увеличение времени выдержки свыше пяти минут привело к оплыванию поверхности и потере формы образцов.

Анализ профилограмм показал также наличие в образцах поверхностных и подповерхностных микротрещин (рис.1б), возникающих из-за усадки при остывании пластика. На фотографиях микроструктуры одного и того же участка поверхности образца (рис. 3) показано, как под воздействием паров ацетона происходит зарастание таких микротрещин.

Рис.3. Микроструктура поверхности образца после трех (а) и четырех (б) минут выдержки в

парах ацетона, х150

Выводы. Ацетонирование в течение пяти минут при температуре 75°С привело к значительному сглаживанию поверхности, причем, наиболее эффективное уменьшение параметров шероховатости поверхности происходит в первые минуты обработки. Этот процесс сопровождается также вскрытием и последующим зарастанием подповерхностных микротрещин в структуре пластика, возрастанию плотности поверхностных слоев и, следовательно, должно приводить к повышению прочности изделий [3; 84].

Литература

1. Доступная 3D печать для науки, образования и устойчивого развития (Low-cost 3D Printing for Science, Education and Sustainable Development) // Международный центр теоретической физики Абдус Салам - МЦТФ (Отдел научных разработок), 2013. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://drive.google.com/file/d/0BwYwpIUU6gSuUW5uWldaYWswNkE/edit?pli=1

2. Бачинский А.С., Летаев И.П. Модернизация 3D принтера PRUSA MENDEL 12 // Фундаментальные и прикладные проблемы современной техники: сборник работ лауреатов конкурса молодых ученых имени академика И.И. Воровича / Издательство Северо-Кавказского научного центра высшей школы ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет» - Ростов-на-Дону, 2014. - 92с.

3. М.А. Петров, Н.В. Косачев, Ф.Б. Прокопов - Исследования по определению силовых характеристик процесса одноосного сжатия цилиндрических образцов, изготовленных из АБС-пластика по методу трехмерной печати // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2014. - № 10-2. - С. 84 - 90.